一种易燃爆药剂的计量装置及控制方法与流程

1.本发明涉及一种易燃爆药剂的计量装置及控制方法。


背景技术：

2.在火工品药剂、枪弹弹药等粉体或小颗粒状易燃爆药剂的计量生产中，采用容积式原理的计量板拉药方式具有速度快，易群模式快速生产的优势。但现在该类易燃爆药剂的计量生产中通常采用凸轮等机械传动或气缸直接简单驱动计量板的方式，由于缺乏对拉药过程中卡药等异常的检测或缺乏及时的处理，在卡药等异常发生时极易发生药剂被拉燃，甚至引发爆炸，对人员和设备安全造成严重的安全隐患。


技术实现要素：

3.为解决现有技术在拉药过程中容易发生易燃爆药剂被拉燃的技术问题，本发明实施例提供一种易燃爆药剂的计量装置及控制方法。
4.本发明实施例通过下述技术方案实现：
5.第一方面，本发明实施例提供一种易燃爆药剂的计量装置，包括：
6.料斗，用于存放易燃爆药剂；
7.第一板，设有装药孔，所述装药孔与料斗的出料口连通，所述装药孔用于当计量孔滑动至第一位置时与计量孔的一端连通且同时计量孔的另一端被第二板封闭；
8.计量板，设有计量孔，用于滑动设于第一板与第二板之间以当计量板滑动时实现计量孔的一端在第一位置与装药孔连通或实现计量孔的另一端在第二位置与漏药孔连通；
9.第二板，设有漏药孔，所述漏药孔用于当计量孔滑动至第二位置时与计量孔的另一端连通且同时计量孔的一端被第一板封闭，以及
10.动力装置，用于与计量板连接以带动计量板滑动，动力装置带动计量板滑动时产生的力大于计量板在第一位置与第二位置之间往复滑动所必需的力且小于计量板将卡住的所述药剂拉燃所必需的力。
11.进一步的，所述动力装置包括：
12.气缸，气缸的推拉杆的一端与计量板的一端连接。
13.进一步的，还包括到位检测装置；所述到位检测装置包括：
14.第一位置到位开关，设于气缸，用于检测计量孔滑动至第一位置时对应的推拉杆的位置；
15.第二位置到位开关，设于气缸，用于检测计量孔滑动至第二位置时对应的推拉杆的位置；
16.控制装置，用于根据第一位置到位开关或第二位置到位开关的反馈信号控制气缸动作，以当所述反馈信号异常时，卸除气缸压力。
17.进一步的，所述动力装置还包括：
18.控制阀，用于通过回气管和出气管与气缸连接；以及
19.调压阀，用于调节控制阀内的气体压力，一端与控制阀连接，另一端与气源连接。
20.进一步的，所述控制装置分别与控制阀和调压阀连接。
21.进一步的，所述控制阀为三位五通中泄控制阀；所述三位五通中泄控制阀的两个线圈分别与气缸的出气管和回气管连接。
22.进一步的，所述计量板采用铍青铜材质制成；第一板、第二板和料斗均采用防静电材质制成。
23.第二方面，本发明实施例提供一种所述易燃爆药剂的计量装置的控制方法，包括：
24.调节气缸中的压缩空气进出方向和压力以控制气缸带动计量板的计量孔向第一位置或第二位置运动触发第一位置到位开关或第二位置到位开关；
25.接收第一位置到位开关的反馈信号或第二位置到位开关的反馈信号；
26.判断接收到的第一位置到位开关的反馈信号或第二位置到位开关的反馈信号是否为异常信号，若否，则完成相应的计量操作；若是，则判定出现故障，控制气缸的控制阀卸除气缸中压缩空气的压力以使所述带动计量板相对第一板和第二板滑动的力小于计量板在第一位置与第二位置之间往复滑动所必需的力。
27.进一步的，判断接收到的第一位置到位开关的反馈信号或第二位置到位开关的反馈信号是否为异常信号；包括：
28.当计量板从第二位置经第一指定时间触发第一位置到位开关时，判定第一位置到位开关的反馈信号为正常信号，否则，判定第一位置到位开关的反馈信号为异常信号；
29.当计量板从第二位置经第二指定时间触发第二位置到位开关时，判定第二位置到位开关的反馈信号为正常信号，否则，判定第二位置到位开关的反馈信号为异常信号。
30.进一步的,所述阀门为三位五通中泄控制阀；当判定出现故障时，控制气缸的三位五通中泄控制阀以同时卸除气缸的出气压力和回气压力以使气缸的输出力为零；
31.调节气缸中的压缩空气进出方向和压力以控制气缸带动计量板的计量孔向第一位置或第二位置运动触发第一位置到位开关或第二位置到位开关；包括：
32.通过调压阀调节进出五通中泄控制阀的总压力；
33.通过五通中泄控制阀调节气缸中的压缩空气进出方向和压力以控制气缸带动计量板的计量孔向第一位置或第二位置运动触发第一位置到位开关或第二位置到位开关。
34.本发明实施例与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
35.本发明实施例的一种易燃爆药剂的计量装置及控制方法，通过控制动力装置产生的力大于计量板在第一位置与第二位置之间往复滑动所必需的力且小于计量板将卡住的所述药剂拉燃所必需的力，避免了在计量板运动时卡住的所述药剂被拉燃的缺陷。
附图说明
36.为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
37.图1为易燃爆药剂的计量装置结构示意图。
38.图2为易燃爆药剂的计量装置的控制方法流程示意图。
39.图3为易燃爆药剂的计量装置的控制系统原理示意图。
40.附图中标记及对应的零部件名称：
41.1-收回到位检测开关，2-伸出到位检测开关，3-气缸，4-料斗，5-上压板，6-计量板，7-底板，8-漏料孔，9-计量孔，10-装药孔，11-出气管，12-回气管，13-控制阀，14-调压阀，15-调压后气管，16-主进气管。
具体实施方式
42.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
43.在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实施例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。
44.在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
45.在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
46.实施例
47.为解决现有技术在拉药过程中容易发生易燃爆药剂被拉燃的技术问题，第一方面，本发明实施例提供一种易燃爆药剂的计量装置，参考图1所示，包括：料斗4，用于存放易燃爆药剂；第一板，设有装药孔10，所述装药孔与料斗的出料口连通，所述装药孔用于当计量孔滑动至第一位置时与计量孔的一端连通且同时计量孔的另一端被第二板封闭；计量板6，设有计量孔，用于滑动设于第一板与第二板之间以当计量板滑动时实现计量孔9的一端在第一位置与装药孔连通或实现计量孔的另一端在第二位置与漏药孔连通；第二板，设有漏药孔8，所述漏药孔用于当计量孔滑动至第二位置时与计量孔的另一端连通且同时计量孔的一端被第一板封闭，以及动力装置，用于与计量板连接以带动计量板滑动，动力装置带动计量板滑动时产生的力大于计量板在第一位置与第二位置之间往复滑动所必需的力且小于计量板将卡住的所述药剂拉燃所必需的力。
48.参考图1所示，第一位置可以为装药孔对应的出料位置；第二位置可以为漏药孔对应的漏料位置；第一板可以为上压板5，第二板可以为底板7；动力装置通过带动计量板的计量孔在装料孔与漏料孔对应的位置反复运动，从而实现计量操作。
49.通过将动力装置带动计量板运动的力限制为大于计量板在第一位置与第二位置
之间往复滑动所必需的力且小于计量板将卡住的所述药剂拉燃所必需的力，可以在满足计量板的计量操作的同时，避免了由于计量板上的受力过大导致当出现卡住的药剂时，卡住的药剂被拉燃从而导致安全事故的问题。
50.从而，本发明实施例通过控制动力装置产生的力大于计量板在第一位置与第二位置之间往复滑动所必需的力且小于计量板将卡住的所述药剂拉燃所必需的力，避免了在计量板运动时卡住的所述药剂被拉燃的缺陷。
51.可选地，所述动力装置包括：
52.气缸3，气缸的推拉杆的一端与计量板的一端连接。
53.进一步的，还包括到位检测装置；所述到位检测装置包括：
54.第一位置到位开关，设于气缸，用于检测计量孔滑动至第一位置时对应的推拉杆的位置；
55.第二位置到位开关，设于气缸，用于检测计量孔滑动至第二位置时对应的推拉杆的位置；
56.控制装置，用于根据第一位置到位开关或第二位置到位开关的反馈信号控制气缸动作，以当所述反馈信号异常时，卸除气缸压力。
57.参考图1所示，第一位置到位开关可以为伸出到位检测开关2，第二位置到位开关可以为收回到位检测开关1。
58.进一步的，所述动力装置还包括：
59.控制阀，用于通过回气管12和出气管11与气缸连接；以及
60.调压阀，用于调节控制阀内的气体压力，一端与控制阀连接，另一端与气源连接。
61.进一步的，所述控制装置分别与控制阀13和调压阀14连接。
62.进一步的，所述控制阀为三位五通中泄控制阀；所述三位五通中泄控制阀的两个线圈分别与气缸的出气管和回气管连接。
63.进一步的，所述计量板采用铍青铜材质制成；第一板、第二板和料斗均采用防静电材质制成。
64.参考图1所示，调压阀通过主进气管16与气源连接；调压阀通过调压后气管15与控制阀连接。
65.示例性的，参考图1所示，所述计量装置包括料斗4、上压板5、计量板6、底板7、气缸3、伸出到位检测开关2、收回到位检测开关1、调压阀14、控制阀13、主进气管16、调压后气管15、出气管11和回气管12；
66.计量板6安装在上压板5下方和底板7上方，一端与气缸的推拉杆连接，在气缸的驱动下可以相对于上压板和底板在水平方向滑动。计量板上平面与上压板的间隙尽量小，以减少浮药累积。
67.计量板6采用铍青铜材质，有一个装药孔10，装药孔10的容积直接决定药剂的多少。
68.底板7采用钢材质，有一个漏料孔8，漏料孔用于将计量孔计量出的药剂放出，完成计量。在气缸3驱动计量板6收回时，漏料孔8与计量孔9中心对齐。漏料孔的直径大于计量孔，以确保将计量孔中的药剂完全排除。
69.上压板采用钢材质，有一个装药孔10，装药孔10用于在计量板处于装药位置时将
料斗中存储的药剂放入并填充到计量孔。在气缸3驱动计量板伸出到装药位置时，装药孔与计量孔中心对齐。装药孔的直径大于计量孔的直径，可以取计量孔直径的1.5倍或以上，以确保将计量孔完全充满药剂；同时，确保计量孔不能与装药孔和漏料孔同时连通，以防止在未完成药剂计量时已经开始放料。
70.料斗安装在上压板上方，采用钢材质或其他导电或不起静电材质，用于药剂的存储。料斗采用直筒设计，与装药孔中心对齐。
71.气缸的推拉杆与计量板相连，用于驱动计量板在上压板和底板之间前后运动，完成药剂计量：气缸伸出到位时，计量孔与装药孔中心对齐，完成装药；当气缸收回时，计量孔与装药孔不连通时完成计量，计量孔与漏料孔中心对齐时开始漏料，完成计量过程。气缸的活塞上配置有磁环，气缸的缸体外部的前端和后端分别装有伸出到位检测开关和收回到位检测开关。当气缸处于伸出到位，刚处于装药位置时，伸出到位检测开关刚好触发；当气缸处于收回到位，刚处于漏料位置时，收回到位检测开关刚好触发；
72.气缸采用压缩空气驱动。气压大于0.6mpa的压缩空气经主进气管接入到调压阀。在经过调压阀调整到预定压力后，压缩空气经调压后气管接入控制阀。经控制阀的控制，压缩空气经出气管或回气管分别流向气缸的后端或前端推动气缸前进或收回，或者直接将出气管或回气管中的压缩空气排空。
73.调压阀用于将压缩空气的压力调整到需要的安全压力。
74.控制阀采用三位五通中泄控制阀，可驱动气压实现伸出、收回和泄力静止状态：在控制阀伸出侧线圈驱动时，气缸伸出；在控制阀收回侧驱动时，气缸收回；在控制阀伸出侧及收回侧都不驱动时，气缸活塞两侧压缩空气分别经过两端的气管流经控制阀排向阀外空气环境。
75.本发明实施例与现有技术不同，常见的凸轮等机械式驱动或0.6mpa工作气压直接驱动气缸的敏感药剂计量板驱动方式，基本以远大于异常情况下的药剂拉燃力的输出值进行驱动。本发明实施例用于驱动计量板的气缸的驱动气压采用调压阀进行调整，调整到一个压强值p1，使气缸的活塞产生的力f大于保证计量板顺利前后滑动完成计量的正常的力的最小值f1，但远小于卡药以及拉燃等异常情况的最小值f2。在正常情况下，压强值p1通过气缸驱动计量板正常拉药计量；在卡药等异常情况下，压强值p1驱动气缸产生的作用于药剂的最大输出力f补足以将药剂拉燃，通过限制输出到药剂的最大力，实现了一个本质安全的计量板气动驱动系统。
76.另外，计量板驱动气缸的控制阀通常采用两位5通控制阀，只有伸出和收回两种状态。在卡药或积药等异常处理时，在没处理故障前，尤其是在人到设备危险现场处理时气缸还蓄有较大的工作力，仍然有较大的安全隐患。通过采用三位五通中泄控制阀，在故障发生后可以立即将控制阀切换到中泄模式，使气缸活塞两端的压缩空气及时释放，使气缸的输出力瞬间从工作输出值切换到零，实现彻底的安全。
77.在上述易燃爆药剂的计量装置的基础上，第二方面，本发明实施例提供一种所述易燃爆药剂的计量装置的控制方法，参考图2所示，包括：
78.s1.调节气缸中的压缩空气进出方向和压力以控制气缸带动计量板的计量孔向第一位置或第二位置运动触发第一位置到位开关或第二位置到位开关；
79.s2.接收第一位置到位开关的反馈信号或第二位置到位开关的反馈信号；
80.s3.判断接收到的第一位置到位开关的反馈信号或第二位置到位开关的反馈信号是否为异常信号；
81.所述异常信号可以指的是第一位置到位开关未受到触发，也可以指的是第一位置在第一指定时间内未受到触发，也可以是第一位置到位开关在小于第一指定时间内受到触发。
82.s4.若否，则完成相应的计量操作；
83.s5.若是，则判定出现故障，控制气缸的控制阀卸除气缸中压缩空气的压力以使所述带动计量板相对第一板和第二板滑动的力小于计量板在第一位置与第二位置之间往复滑动所必需的力。
84.进一步的，判断接收到的第一位置到位开关的反馈信号或第二位置到位开关的反馈信号是否为异常信号；包括：
85.s31.当计量板从第二位置经第一指定时间触发第一位置到位开关时，判定第一位置到位开关的反馈信号为正常信号，否则，判定第一位置到位开关的反馈信号为异常信号；
86.s32.当计量板从第二位置经第二指定时间触发第二位置到位开关时，判定第二位置到位开关的反馈信号为正常信号，否则，判定第二位置到位开关的反馈信号为异常信号。
87.进一步的，所述阀门为三位五通中泄控制阀；当判定出现故障时，控制气缸的三位五通中泄控制阀以同时卸除气缸的出气压力和回气压力以使气缸的输出力为零；
88.调节气缸中的压缩空气进出方向和压力以控制气缸带动计量板的计量孔向第一位置或第二位置运动触发第一位置到位开关或第二位置到位开关；包括：
89.s11.通过调压阀调节进出五通中泄控制阀的总压力；
90.本发明示例的调压阀起到调节出入五通中泄控制阀的压缩空气的总压力的作用。
91.s12.通过五通中泄控制阀调节气缸中的压缩空气进出方向和压力以控制气缸带动计量板的计量孔向第一位置或第二位置运动触发第一位置到位开关或第二位置到位开关。
92.五通中泄控制阀通过与气缸的出气管和回气管连接；气缸可以为在出气管施加的压缩空气的作用下向第一位置运动，在回气管施加的压缩空气的作用下向第二位置运动；从而可以通过调节出气管和回气管中的压力实现对计量板运动方向的控制；当出现故障时，可以通过五通中泄控制阀的出气管和回气管中的压力同时卸掉，从而，使气缸中的压缩空气的压力为零，从而，使整个计量操作更加安全。
93.示例性的，具体步骤包括:
94.控制调压阀，使其后端输出压强p调整到一个压强值p1，使气缸的活塞产生的力f大于保证计量板顺利前后滑动完成计量的正常的力的最小值f1，但远小于卡药以及拉燃等异常情况的最小值f2；
95.②
控制阀伸出侧驱动，收回侧不驱动，气缸驱动计量板前进到第一位置装药，此时计量板经过第一指定时间后伸出到位检测开关触发并完成装药；若控制阀在超出第一指定时间后计量板仍未触发第一位置到位开关，判定为出现故障，控制阀的伸出侧和收回侧立即切换到不驱动输出，气缸输出力降为零,给出报警信息e1；
96.③
控制阀收回侧驱动，伸出侧不驱动，气缸驱动计量板后退到放料位置，此时计量板经过第二指定时间后收回到位检测开关触发并完成放料，完成一个计量动作；若控制阀
在超出第二指定时间后计量板仍未触发第二位置到位开关，判定为出现故障，控制阀的伸出侧和收回侧立即切换到不驱动输出，气缸输出力降为零，给出报警信息e2；
97.④
在正常情况下，重复
②
到
③
步，完成计量；在异常情况下经人工根据报警信息处理故障完成后，重新从
②
开始。
98.在第
①
步，通过控制调压阀，使其后端输出压强p调整到一个压强值p1，使气缸的活塞产生的力f，保证计量板既能完成正常的拉药计量生产，又能避免异常情况下输出力超出药剂敏感度产生危险的情况，最终实现了一个本质安全的计量板气动驱动系统。
99.在第
②
步及第
③
步，在控制阀输出后，在通过前后到位检测开关检测并识别出异常故障后，能在最短的时间t3毫秒内，将控制阀切换到中泄状态，气缸输出力切换到零，没有任何外力施加到处于卡药，积药等危险状态的药剂上，做到彻底的安全。
100.采用中断程序用于控制阀门及诊断故障的控制时间不大于5毫秒，以及控制阀11的动作时间不大于20毫秒，最后t3不大于25毫秒。
101.本发明实施例已经成功实施。经调压阀调整气压后的压缩空气驱动气缸能够快速的完成敏感药剂的计量。在卡药或积药等异常发行时，能瞬间识别出故障并将控制阀切换到中泄状态，此时计量板没有来自气缸的输出力，保证了故障恢复期间的安全性。通过在计量过程中构建一个本质安全的计量板气动驱动系统，在发生故障时驱动力瞬时切换到零值，实现了敏感药剂计量全过程的安全。
102.第三方面，本发明实施例提供一种易燃爆药剂的计量装置的控制系统，参考图3所示，包括：
103.控制单元，用于调节气缸中的压缩空气进出方向和压力以控制气缸带动计量板的计量孔向第一位置或第二位置运动触发第一位置到位开关或第二位置到位开关；
104.接收单元，用于接收第一位置到位开关的反馈信号或第二位置到位开关的反馈信号；
105.判断单元，用于判断接收到的第一位置到位开关的反馈信号或第二位置到位开关的反馈信号是否为异常信号，若否，则完成相应的计量操作；若是，则判定出现故障，控制气缸的控制阀卸除气缸中压缩空气的压力以使所述带动计量板相对第一板和第二板滑动的力小于计量板在第一位置与第二位置之间往复滑动所必需的力。
106.控制系统的工作原理同上述控制方法，此不赘述。
107.第四方面，本发明实施例提供一种颗粒发射药多通道协作计量系统，包括依次通信相连的存储器、处理器和收发器，其中，所述存储器用于存储计算机程序，所述收发器用于收发消息，所述处理器用于读取所述计算机程序，执行所述易燃爆药剂的计量装置的控制方法。
108.以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。